(57)【要約】【課題】  本発明は、鉄−珪素−アルミニュウム系アトマイズ粉であるセンダスト成分組成の合金粉末の基板表面実装型チョークコイルの製造方法に関するものである。【解決手段】  本発明は、鉄−珪素−アルミニュウム系センダストアトマイズ合金粉末の粒半径の二分の一以下の曲率半径の突起を持つ粉末の割合が３０％以下の粉末を５００℃〜９００℃の大気中で焼成を行い、有機系絶縁材２〜５ｗｔ％で温風で浮遊撹拌させた状態で表面コーティングと造粒を行い成型粉末とし、この工程で得られた粉末と平角線コイルを埋め込み、成型圧力２〜５ｔ/ｃｍ２で一体成型を行い、１５０℃で熱硬化を施してＤＣ２５０Ｖ印加時の、絶縁抵抗値が１０１０Ω−ｃｍ以上の特性有した、インダクタンス１．５μＨ以下で高さ６ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ以下のチョークコイルを得ることができた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄−珪素−アルミニュウム合金粉末を固めて製作したチョークコイルにおいて、鉄−珪素−アルミニュウム合金粉末は熔融して製造してなるアトマイズ粉であり、その粒半径の二分の一以下の曲率半径の突起を持つ粉末の割合は３０％以下であり、且つ、粉末を５００℃〜９００℃の温度範囲で熱処理を行い、粉末表面にアルミナを主成分とする酸化膜を生成させ表面絶縁抵抗を向上させたことを特徴とする基板表面実装型チョークコイルの製造方法。
【請求項２】
表面絶縁抵抗を向上させた金属粉表面にさらなる絶縁コーティングを施し重量％でエポキシ樹脂を１．７５ｗｔ％〜５．０ｗｔ％添加し直流印加電圧を２５０Ｖでの絶縁抵抗値が１０１０Ω−ｃｍ以上としたことを特徴とする請求項１記載の基板表面実装型チョークコイルの製造方法。
【請求項３】
鉄−珪素−アルミニュウム系センダストアトマイズ合金粉末の粒半径の二分の一以下の曲率半径の突起を持つ粉末の割合が３０％以下の粉末を５００℃〜９００℃の大気中で焼成を行い、有機系絶縁材２〜５ｗｔ％で温風で浮遊撹拌させた状態で表面コーティングと造粒を行い成型粉末とし、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ、高さ６ｍｍ以下からなる構造で平角線で数ターンのコイルを埋め込み２〜５ｔｏｎ/ｃｍ２で成型し、インダクタンス１．５μＨ以下であることを特徴とする基板表面実装型チョークコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄−珪素−アルミニュウム系アトマイズ粉であるセンダスト成分組成の合金粉末の基板表面実装型チョークコイルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パソコン関連用パワーチョークコイルにはフェライトが主流であった。
しかしながら，低電圧大電流化にともない、特にコイルに要求されるインダクタンスの直流電流に対しての特性値がフェライトが本来保持している飽和磁化特性が０．４〜０．５テスラー（Ｔ）と低く、市場の要求には適さなくなってきた。
【０００３】
フェライトが本来保持している飽和磁化が０．４〜０．５テスラー（Ｔ）として低く、低電圧、大電流用チョークコイルとしてのインダクタンスの直流重畳特性が低い電流値で低下する。
この欠点を改良するものとして、センダスト系、鉄系、パーマロイ系の金属粉末磁性材料は、飽和磁化特性が１．０〜１．３テスラー（Ｔ）と高く、フェライトのもつ欠点をカバーし、且つ、金属粉末の持つ欠点である絶縁性を改良して構造設計することにより近年、フェライトに代わり使用されるようになって来た（特許文献１を参照）。
金属粉末に表面処理を施す前の粉体の絶縁抵抗が低く、コイル一体型成型では金属粉の表面をコーティングしてもそれだけでは、コイルのピンホール、金属粉の表面処理のピンホール等が完全になくすことは不可能で、チョークコイルとしては、コイルと金属粉末間の絶縁性の信頼性に欠けていた。
【特許文献１】特開平８‐２０４０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、パソコン用チョークコイルとして最近の低電圧、大電流の駆動回路に採用される小型形状で且つ、高密度集積回路に使用される部品として磁気漏洩の少ない構造を有する基板表面実装型チョークコイルの製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の基板表面実装型チョークコイルの製造方法は、鉄−珪素−アルミニュウム合金粉末は熔融して製造してなるアトマイズ粉であり、その粒半径の二分の一以下の曲率半径の突起を持つ粉末の割合は３０％以下であり、且つ、粉末を５００℃〜９００℃の温度範囲で熱処理を行い、粉末表面にアルミナを主成分とする酸化膜を生成させ表面絶縁抵抗を向上させたものである。
さらに、前記表面絶縁抵抗を向上させた金属粉表面にさらなる絶縁コーティングを施し重量％でエポキシ樹脂を１．７５ｗｔ％〜５．０ｗｔ％添加し直流印加電圧を２５０Ｖでの絶縁抵抗値が１０１０Ω−ｃｍ以上としたものである。
また、本発明の基板表面実装型チョークコイルは、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ、高さ６ｍｍ以下からなる構造で平角線で数ターンのコイルを埋め込み２〜５ｔｏｎ/ｃｍ２で成型し、インダクタンス１．５μＨ以下のものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、鉄−珪素−アルミニュウム系センダストアトマイズ合金粉末を適正な大気中での適正な温度で焼成し、この予め酸化させた粉末に適正なエポキシ樹脂を添加することにより超絶縁粉末が得られ、この粉末に適正な圧力で圧縮成型する基板表面実装型チョークコイルの製造方法により、コイル一体型のチョークコイルとしてより信頼性の高い一体型チョークコイルを得ることに成功したものである。
この材料で製作されたチョークコイルは同じセンダスト系で製作したチョークコイルの製品に対し同じ特性を得る比較では格段に小型化が可能であり、近来、この部品に要求される小型化、高密度化に対し有用である。
本発明のセンダスト合金粉末は比較的安価で、高周波損失が少なく且つ、鉄粉、アモルファスに比し同等以上の飽和磁化特性を有し、市場の要求するインダクタンスの直流重畳特性に優れていることが判明している。
本発明の基板表面実装型チョークコイルの製造方法は、インダクタンスの直流重畳特性が電流値の低い段階で低下する欠点を解決するため市場の要求する経済性、飽和磁化特性の向上のため各種合金を検討した結果、センダスト系アトマイズ粉を使用することによるコイル一体型成型が流動性と電気的特性の観点から優れた特性を示す事が判明した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の具体的な構成について詳細に説明する。
本発明は、鉄（Ｆｅ）−珪素（Ｓｉ）−アルミニュウム（Ａｌ）系センダストアトマイズ合金粉末（通称「センダスト合金」、ここで言うセンダストはＳｉ  ７．５〜１１ｗｔ％、Ａｌ  ４〜７ｗｔ％、残Ｆｅから成る）の粒半径の二分の一以下の曲率半径の突起を持つ粉末の割合が３０％以下の粉末を５００℃〜９００℃の大気中で焼成を行い、有機系絶縁材２〜５ｗｔ％で温風で浮遊撹拌させた状態で表面コーティングと造粒を行い成型粉末とし、この工程で得られた粉末と平角線コイルを埋め込み、成型圧力２〜５ｔ/ｃｍ２で一体成型を行い、１５０℃で熱硬化を施してＤＣ２５０Ｖ印加時の、絶縁抵抗値が１０１０Ω−ｃｍ以上の特性有した、インダクタンス１．５μＨ以下で高さ６ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ以下のチョークコイルを得ることができた。
なお、センダスト合金粉末の調整にあたっては、粒半径の二分の一以下の曲率半径の突起を持つ粉末の割合を３０％以下でセンダスト自体の酸化度を磁気特性が初期の特性と変わらず、表面の絶縁性を増す製造法を見出し、これを基にコア、コイル一体型成型のチョークコイルとしての信頼性の高い材料及び構造設計のチョークコイルを提供するものである。
【実施例】
【０００８】
以下、本発明の基板表面実装型チョークコイルの製造方法の具体的な実施例について、詳細に説明する。
鉄（Ｆｅ）−珪素（Ｓｉ）−アルミニュウム（Ａｌ）系センダストアトマイズ合金粉末の粒半径の二分の一以下の曲率半径の突起を持つ粉末の割合が３０％以下の粉末を大気中で６００℃、１時間（Ｈｒ）焼成を行う。
次に、焼成により得られた合金粉末３０ｋｇを温風で浮遊撹拌させた状態に絶縁層形成処理液２．４ｋｇ（エポキシ樹脂１．２ｋｇ、メチルエチルケトン１．２ｋｇ）を混合した表面コーティング液を吹き付け、センダスト表面にコーティングする。
さらに、連続で絶縁層形成処理液を吹き付けながら造粒を行い、自然乾燥で完全にメチルエチルケトンを蒸発させ２５０μｍの網を通して成型用顆粒を製作した。
そして、表面に絶縁層を形成させた顆粒に成型性を上げる潤滑材と表面コーティングされたエポキシによる凝集を防ぐ為にタルクを３００ｇ入れ、この混合した顆粒と１．８ｍｍ幅×０．５ｍｍ厚さの平角線で３．５ターン（Ｔｓ）巻線されたコイルを埋め込み同時成型する。
成型圧力４ｔｏｎ/ｃｍ２で縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ４ｍｍのコイル埋め込み圧縮成型し、硬化温度１５０℃、１時間（Ｈｒ）で硬化しコアーコイル一体型チョークコイルを製作した。
又、特性評価用には２ｔｏｎ/ｃｍ２の圧力で圧縮成型して外径１０ｍｍ、内径５ｍｍ、厚さ５ｍｍのトロイダル形状の圧粉磁心を製作した。
【０００９】
以上のようにして製作された鉄（Ｆｅ）−珪素（Ｓｉ）−アルミニュウム（Ａｌ）系センダストアトマイズ合金粉末の圧粉磁心の高周波損失特性を図１に、インダクタンスの直流重畳特性を図２に示した。
高周波損失特性はＢ−Ｈアナライザー、インダクタンスの直流重畳はインピーダンスアナライザーで、外径１０ｍｍ、内径５ｍｍ、厚さ５ｍｍのトロイダル形状の試料に巻線を施し測定した。
【００１０】
図３には（ａ）焼成温度（酸化処理）と見掛け密度及び（ｂ）焼成温度（酸化処理）と絶縁抵抗との関係を示した。
絶縁抵抗はスーパーメグオームメーター、耐電圧はボルテージテスターで、１０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍの試料で測定した。
図４には（ａ）超絶縁性が得られるエポキシ樹脂の添加量と絶縁抵抗及び（ｂ）エポキシ樹脂の添加量と耐電圧（破壊電圧）との関係を示した。
図５は（ａ）粒半径の二分の一以下の曲率半径の突起を持つ粉末の割合に対しての見掛け密度と（ｂ）突起を持つ粉末の割合に対しての絶縁抵抗値の関係を示した。
又、見掛け密度は１０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍの試料で重量と寸法より算出した。
【００１１】
図１は、実施例で製作された磁心と他の材質で製作された磁心の高周波損失特性の比較を示す。
実施例で製作された磁心は、周波数５０〜２００ＫＨＺでアモルファス圧粉やフェライトＮｉ−Ｚｎより低い高周波損失値を示す。
図２は、パソコン等に用いられる大電流に対応した実施例で製作された磁心と他の材質で製作された磁心のインダクタンスの直流重畳特性の比較を示す。
実施例で製作された磁心は、インダクタンス変化率がアモルファス圧粉やフェライトＮｉ−Ｚｎの中間値を示す。
大電流チョークコイルとしての特性は、フェライト、アモルファスと比較して本発明のセンダスト系金属磁性材料が有用なことが図１及び図２より判る。
【００１２】
図３は、本発明のセンダスト合金粉末を５００℃〜９００℃での大気中焼成におけるＤＣ２５０Ｖ印加時の絶縁抵抗値の変化と見掛け密度の変化を示したもので、図３（ｂ）より絶縁抵抗値は５００℃付近より上昇し、初期値である未焼成の粉末の抵抗値が１０４Ωーｃｍ以下であるのに対して１０１０Ω−ｃｍと６乗の向上を示し、さらに８００℃で１０１１Ω−ｃｍとなり９００℃も略同じ絶縁抵抗値を示す。
また、図３（ａ）より見掛け密度は初期値である未焼成の粉末の値は約９００℃付近までは略同等だが、それ以上の焼成温度では見掛け密度は徐々に低くなる。
このことは、焼成温度の上昇にしたがって粉末の硬度が増し同じ密度を得るには大きな成型圧力を必要とし、製造上不向きとなる。
したがって、両者を考慮すると５００℃〜９００℃の範囲が目的とする粉体の絶縁抵抗値及び粉末成型性で有用な範囲である。
【００１３】
図４は、本発明のセンダスト合金粉末の表面にさらに超絶縁性を持たせる為にエポキシ樹脂を０．７５ｗｔ％〜５ｗｔ％の条件での合金圧粉コアーコア間の絶縁抵抗値と耐電圧値（破壊電圧値）を示す。
図４（ａ）よりエポキシ樹脂１．５ｗｔ％以上で１０１０Ωーｃｍ以上の絶縁抵抗得られエポキシ樹脂の添加量が３．５ｗｔ％になると１０１１Ωーｃｍでエポキシ樹脂添加量に準じて絶縁抵抗値が大きなる。
図４（ｂ）より耐電圧はエポキシ添加量が０．７５ｗｔ％で５００Ｖあり１．７５ｗｔ％で７２０Ｖととなりそれ以上では大きな変化はない。
このことは、添加量５％以上になると、初透磁率μが小さくなりインダクタンスの低下をまねき、コアーコイル一体型のチョークコイルとしての小型化が図れなくなる。
又、表面コーティング及び造粒の過程でエポキシ樹脂の凝集が起こり、粉末の固まりが発生して解砕するのが困難になる。
【００１４】
図５は、本発明のセンダスト合金粉末の粒半径の二分の一以下の曲率半径の突起を持つ粉末の割合に対しての見掛け密度と絶縁抵抗値を示した。
通常のセンダストアトマイズ粉は突起及び端部が円錐状のものが多量に含まれる。
図５（ａ）より突起を持つ粉末の割合が３０％以上あると、３０％以下と同密度を得るには成型圧力を上げなければならないし、突起により接触抵抗が大きくすべりが悪く成型性が悪くなる。
図５（ｂ）より突起を持つ粉末の割合が３０％以上あると、突起の有る粒子は樹脂コーティングを施しても突起部によりコーティングが破れるため絶縁抵抗値が下がる。
絶縁抵抗値を上げるには樹脂コーティングを厚くしなければならず、そのために初透磁率の低下をまねき、コアーコイル一体型のチョークコイルとしての小型化が図れなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のセンダストアトマイズ合金粉末の圧粉磁心の高周波損失特性を示すグラフ図である。
【図２】本発明のセンダストアトマイズ合金粉末の圧粉磁心のインダクタンスの直流重畳特性を示すグラフ図である。
【図３】本発明のセンダストアトマイズ合金粉末の（ａ）焼成温度と見掛け密度の関係、（ｂ）焼成温度と絶縁抵抗の関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明のセンダストアトマイズ合金粉末の（ａ）エポキシ樹脂添加量と絶縁抵抗の関係、（ｂ）エポキシ樹脂添加量と耐電圧の関係を示すグラフ図である。
【図５】本発明のセンダストアトマイズ合金粉末の（ａ）突起のある粉末の割合と見掛け密度の関係、（ｂ）突起のある粉末の割合と絶縁抵抗の関係を示すグラフ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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